Определение информационной модели
Информационная модель — отображение объекта в виде информации, описывающей существенные для его изучения параметры и связи. В более широком, общенаучном смысле это информация, описывающая существенные свойства и состояния предмета (явления, процесса), а также его связь с внешним миром.
При анализе этого довольно типичного определения возникает вопрос: возможны ли неинформационные модели? Ответ неоднозначен, поскольку точная трактовка понятия "информация" в научной среде еще не выработана. Однако иногда в литературе информационные модели противопоставляются т.н. "натурным" моделям, т.е. таким, которые стремятся в аналоговой форме воспроизвести моделируемый объект. Типичным примером натурной модели является детская игрушка, поскольку для ребенка важно как можно более полное ее соответствие изображаемому предмету, тогда как при разработке информационной модели стремятся выделить основные черты и свойства.
Натурные модели малоприменимы в инженерной и научной практике. Тем не менее, в ряде ситуаций они незаменимы. Натурными моделями можно считать, например, некоторые произведения искусства, где авторам удается на интуитивном уровне воспроизвести тонкие эмоции и переживания, не поддающиеся формальному описанию.
Рисунок 1. Картина Клода Моне "Впечатление", давшая начало импрессионизму как направлению в живописи. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Абстрагирование как основной метод информационного моделирования
Мыслительный процесс один из наиболее энергозатратных в человеческом организме, поэтому чем меньшее количество воспринимаемых деталей придется обрабатывать головному мозгу, тем эффективнее будет модель.
Процесс намеренного игнорирования ряда особенностей моделируемого объекта с целью сосредоточения на главных его свойствах называется абстрагированием.
Процесс абстрагирования рационален. Он отличается от интуитивных, эвристических умозаключений. Абстрагирование сводится к отделению главного от второстепенного, что требует не только логических размышлений, но и некоторой исследовательской работы, наблюдений, экспериментирования. В качестве примера можно привести хорошо известный опыт Галилея, который, сбросив с Пизанской башни шары разного размера, опроверг интуитивную иллюзию о том, что большой шар должен падать быстрее малого. С другой стороны, в процессе абстрагирования должны сохраняться существенные признаки объекта, его узнаваемость.
Рисунок 2. Абстрактная картина Казимира Малевича "Крестьяне". Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В процессе абстрагирования следует также отличать форму от содержания. Например, в сказке "Старик Хоттабыч" тщательно выполненный из драгоценного мрамора и внешне неотличимый от настоящего муляж телефона-автомата оказался неработающим, тогда как американские фермеры, понимая принципы электросвязи, умудрялись использовать в качестве телефонных линий совсем не предназначенную для этого колючую проволоку, ограждавшую их поля.
Дискретность и непрерывность в информационных моделях
Абстрагирование помогает исследователям сосредоточиться на основных свойствах моделей. Например, медиков, снимающих кардиограмму, интересует частота сокращения мышц, а не форма сердца, его величина, состав крови и т.п. По характеру импульсов они могут судить о заболевании и не зная остальных параметров изучаемого органа. Тем не менее, анализ кардиограммы часто носит экспертный характер. Опытный врач, просматривая множество таких изображений, сопоставляет их со случаями из своей прежней практики и вспоминает ранее поставленные диагнозы. Он не всегда в состоянии объяснить свои решения, но они по большей части безошибочны. В данном случае речь идет об интуитивном мышлении, где особенности модели с трудом поддаются описанию. Классифицировать аналоговые модели помогает математика, располагающая методиками приведения любых непрерывных линий к графикам сложных функций.
Иначе работают дискретные модели. В них используются средства формализации: алфавиты, состоящие из ограниченных количеств символов и строго определенные синтаксисы, описывающие алгоритмы. Например, если четко описать высоту всплесков кардиограммы и расстояний между ними и на большой выборке выявить соответствие этих параметров различным заболеваниям сердца, то с анализом кардиограммы справится даже начинающий врач.
Рисунок 3. Расшифровка кардиограммы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Информационные модели и стандартизация
Рассмотрим пример сортировки яблок. Несмотря на то, что каждый плод имеет уникальную, неправильную форму, пропуская плоды через калибры разного диаметра можно распределить их по размерам и затем, в зависимости от качества, назначить цену, а самые некондиционные переработать в пюре и сок.
Моделирование всегда связано с приведением однотипных, но на практике несколько различающихся объектов к некоторому набору значимых образцов, заключающих в себе некоторые диапазоны значений "от... до". Например, шоколад по количеству содержания в нем какао-бобов делится на:
- горький;
- классический;
- молочный.
Горький шоколад должен в себе содержать не менее 55% какао-продукта, классический – 35-60%, молочный – до 35%. Такой подход позволяет ускорить обработку информации за счет сокращения трат времени на анализ несущественных для большинства потребителей различий. Для тех, кого интересуют более тонкие градации, выпускаются дорогие сорта с более точной дозировкой, но и в этом случае имеют место некоторые допуски (стандарты) по количеству ингредиентов.
